Взаимодействие микроорганизмов с цитокинами хозяина

Так например Lactobacillus casei уменьшает спонтанное выделение ФНО-α слизистой оболочкой, однако влияние на ИЛ-8 не зависит от воздействия на ФНО-α. Но уменьшение ИЛ-10, по всей видимости, опосредовано снижением секреции ФНО-α. Совместное существование воспаленной слизистой оболочки с L. casei заметно снижает секрецию ФНО-α слизистой оболочкой. Также отмечается снижение количества слизистых Т-лимфоцитов (клеток CD3) выделением ФНО-α или сигнальных генов стимуляции CD3. Сигналы, порожденные на эпителиальном уровне, передаются в подлежащую слизистую оболочку и вызывают изменения в статусе стимуляции иммунно-воспалительных клеток. Таким образом, сигналы, генерируемые взаимосвязью L. casei с эпителием, могут подавлять воспалительные процессы в слизистой оболочке. Любопытен тот факт, что штамм L. сasei способен предотвращать воспалительную гиперреакцию против непатогенного штамма Е. coli.

Исходя из вышесказанного, мы делаем заключение, что представители нормальной микрофлоры толстого кишечника могут образовывать симбиотические связи между собой и слизистой оболочкой толстой кишки человека и могут вызывать изменения в генетических механизмах защиты слизистой оболочки. L. casei может противодействовать производству ФНО-α, стимулируемому Е. coli в воспаленных интестинальных тканях.

В настоящее  время полученны данные свидетельствующие о роли факторов патогенности S. dysenteriae (инвазия, токсинообразование) в экспрессии генов цитокинов и в обеспечении разных типов иимунных реакций организма при развитии шигелёзной инфекции. Так, набор активированных генов при введении инвазивного штамма свидетельствует о возможности развития иммунного ответа смешанного типа, поскольку наряду с индукторами дифференцировки Th1-субпопуляции (ИФН-γ, ИЛ-18 и ФНОα) в спектре присутствуют ИЛ-4 и ИЛ-10, которые определяют развитие Th2-субпопуляции, ответственной за стимуляцию гуморального иммунитета.. Напротив, отсутствие экспрессии гена ИЛ-10 при введении этого штамма может быть обусловлено ингибирующей ролью ИЛ-12, являющегося его функциональным антагонистом. Необходимо также отметить роль ИЛ-6, активация гена которого отмечается при заражении животных мутантными штаммами. Он не только играет ключевую роль в развитии воспалительной реакции и острофазного ответа, но и является индуктором ИЛ-4, участвуя, таким образом, в процессах как клеточно- опосредованного, так и гуморального иммунного ответа.

Анализ цитокинового спектра при заражении мышей СВА S. dysenteriae на фоне предварительной интрагастральной сенсибилизации ЛАБ выявил активацию генов провоспаительной группы цитокинов ИЛ-6, ИЛ-12 и ФНОα, но не противовоспалительных ИЛ-4 и ИЛ-10(табл. 3). Это явление подтверждает корригирующую роль ЛАБ в процессе развития иммунных реакций макроорганизма при шигеллезе.

Таким образом, одним из важнейших механизмов протективного и иммуномодулирующего действия ЛАБ является их способность взаимодействовать с цитокиновой сетью макроорганизма путем активации генов ряда цитокинов в клетках пейеровых бляшек экспериментальных животных[8].

Таблица №3

 
Экспрессия генов цитокинов  клеток пейеровых бляшек при моделировании  экспериментальной шигеллёзной  инфекции на фоне предварительной сенсибилизацией  лактобактериями

Немалый интерес представляет действие лектина микроорганизмов  на цитокиновый статус животных. Далее  рассмотрим влияние лектина Paenibacillus Polymyxa на выработку цитокинов хозяина.

В настоящее  время все большее внимание исследователей уделяется изучению роли лектинов в метаболизме животных. Бактериальные лектины, связываясь с поверхностью мембраны и изменяя расположение поверхностных белков и гликопротеинов, потенциально могут обладать иммуномодулирующими свойствами. В работах ряда авторов показано влияние бактериальных лектинов на функциональное состояние клеток иммунной системы. Большинство исследований по характеристике действии бактериальных лектинов выполнено в условиях in vitro, что может не адекватно отражать их влияние на различные процессы метаболизма в условиях in vivo, В частности отсутствуют сведения о влиянии на способность иммунокомпетентных клеток моноцитарно-фатоцитарного звена продуцировать цитокины. Известно, что цитокины представляют собой низкомолекулярные пептиды и являются важнейшими регуляторами воспалительных и иммунных процессов, лежащих в основе противоинфекционного иммунитета. Центральную роль в развитии острой фазы воспаления, вызываемого инфекциями и повреждениями тканей, играют провоспалительные цитокины: интерлейкин-1 (ИЛ-1), интерлейкин-6 (ИЛ-6), фактор некроза опухоли-α (ФНО-α).

Современные исследования доказывают тенденцию к снижению содержания ИЛ-1 и ИЛ-6 при всех моделировании стафилококковой, эшерихиозной и иерсиниозной инфекциях независимо от схемы введения лектина. Уменьшение концентрации этих цитокинов было наиболее выражено при эшерихиозной инфекции. Также под действием лектина наблюдается незначительное снижение содержания ФНО-α в сыворотке крови инфицированных стафилококками мышей. Динамическое увеличение содержания ФНО-α показано при иерсиниозной и эшерихиозной инфекции. Увеличение содержания ФНО-α при воздействии лектина имеет немаловажное значение при иерсиниозной. инфекции., т.к. согласно литературным данным YopP-белок Y.enterocoiitica подавляет образование ФНО-α инфицированными макрофагами, что приводит к нарушению иммунной, регуляции хозяина. Способность лектина бацилл снижать продукцию данных цитокинов при некоторых инфекционных заболеваниях имеет важное практическое значение в плане антицитокиновой терапии и возможности потенциального применения лектина в качестве иммуномодулирующего средства. Описание функционирования системы лектин — макрофаг — синтез цитокинов представляется весьма сложной задачей. Во многом этому способствует синергизм действия провоспалительных цитокинов и их аутокринная регуляция самим макрофагом в ответ на проникновение инфицирующих агентов. Анализируя возможные механизмы влияния лектина бацилл на продукцию провос-палительных цитокинов можно предположить его связывание с рецепторами на поверхности монопптов/макрофагов, что, в свою очередь, изменяет синтез этих цитокинов[10].

Не менее важную роль в формировании цитокиновой сети хозяина играют патогенные микроорганизмы, вызывающие сальмонеллёз. Salmonella enterica (SE). грамотрицательная бактерия с факультативно-внутриклеточным паразитированием (род Salmonella, семейство Enterobacteriaceae), представлена множеством серотипов (сероваров), однако практическое значение имеют около 15 сероваров SE — наиболее распространенных возбудителей сальмонеллезной инфекции. Некоторые серотипы SE способны инфицировать широкий спектр организмов, в то время как другие строго ограничены одним видом хозяина. Примером последнего может служить SE серотипа Typhi (S.typhi), вызывающая брюшной тиф у человека, но слабо патогенная для животных. Сальмонеллезы человека чаще всего вызываются двумя серотипами — S.typhimuriurn и S.enteritidis, и у большинства взрослых протекают в виде гастроэнтерита с быстрым выздоровлением, Однако дети и лица пожилого возраста, а также пациенты с врожденным или. приобретенным иммунодефицитом более чувствительны к заражению сальмонеллами., и заболевание протекает у них в виде тяжелой системной инфекции. Инфицирование человека, этими двумя cеротипами SE связано с сальмонеллезом у мелких грызунов и домашних птиц.

Возбудителем естественной инфекции у мышей является чаще всего S.typhimuriurn, и проявляется она тяжелой системной болезнью, сходной с инфекцией, вызываемой S. typhi у человека, Проявления болезни зависят от генотипа мышей. Так, у мышей чувствительных линий инфекция протекаете массивным размножением бактерий в печени и селезенке, ведущим к образованию очагов некроза в этих органах, и завершается гибелью животных. Экстремально чувствительна к S.typhimuriurn линия MOLF/Ei, происходящая от диких мышей Mus musculus molossinus. Лабораторных мышей чаще всего используют как модель для изучения патогенеза сальмонеллезной инфекции у человека. С целью приближения к салъмонеллезу человека в экспериментах используют линии мышей, резистентные к SE, или штаммы S. typhimurium с ослабленной вирулентностью.

На самом раннем, этапе  инфицирования, ведущую роль в защите хозяина играют фагоцитирующие клетки — макрофаги (МФ), нейтрофилы и дендритные клетки (ДК). Эти клетки выполняют две важнейшие функции врожденного иммунитета — контроль размножения возбудителя и продукцию цитокинов и хемокинов (хемотаксических цитокинов), которые рекрутируют разные типы клеток в очаг воспаления и активируют их эффекторные функции. Высвобождение цитокинов из разных клеток происходит под влиянием эндотоксинов, флагеллинов и поринов SE с участием лектинсвязывающих белков, Toll-подобных рецепторов (TLR) и факторов транскрипции. Контроль размножения SE в клетках хозяина в самую раннюю фазу инфекции осуществляют резидентные фагоциты через зависимые от NADPH-оксидазы антимикробные механизмы, Подавление роста бактерий ведет к началу развития адаптивного иммунного ответа хозяина, который основан на согласованном действии цитокинов — фактора некроза опухолей-α, интерферона-γ, интерлейкинов-12, 18, 15 (TNF-α, IFN-γ, IL-12, 1L-18, IL-15), рекрутировании фагоцитов в ткани и их активации, in situ. На этой фазе инфекции фагоциты контролируют размножение бактерий, генерируя через индуцибельную синтетазу окиси азота (iNOS) реактивные азотные радикалы.

Все три типа фагоцитов инфицируются SE и служат нишей выживания возбудителя и источником его дальнейшего распространения в организме хозяина. Полагают, что ДК, присутствующие в местах внедрения возбудителя и отвечающие продукцией цитокинов при контакте с SE, с учетом их способности мигрировать во вторичные лимфоидные органы и эффективно представлять антиген «наивным» Т-лимфоиитам играют главенствующую роль в формировании протективного иммунитета против сальмонелл, Тем не менее, инфицированные S. typhimurium МФ и ЛК человека продуцируют целый ряд общих цитокинов — TNF-α, IL-12, IL-18. IFN-γ, а также хемокины CCL5, CXCL10.

В многочисленных экспериментах на мышах показано, что центральную роль в контроле сальмонеллёзной инфекции играет мощный адаптивный специфический ответ Thl-типа. Так, пероральная инфекция мышей резистентной линии вирулентным штаммом S.typhimurium вызывала активацию большинства CD4+ и CD8+ спленоцитов с усилением экспрессии молекул активации CD44 и CD62L. Через 3-4 недели после заражения более чем 20% СD4+ клеток и более чем 30% CD8+ Т-клеток продуцировали IFN-γ в ответ на кратковременную поликлональную стимуляцию in vitro. Однако, пролиферация in vivo обеих субпопуляций Т-клеток была слабо выражена. Роль антител в иммунной защите хозяина пол первичной SE-инфекции точно не определена. Их участие в элиминации возбудителя, уже проникшего внутрь клеток хозяина, сомнительно. Персистениия S.typhimurium в МФ мышей резистентной линии I29sv может продолжаться до 1 года, несмотря на присутствие высокого уровня антител, Установлено, что существенную роль в контроле этой бессимптомной хронической инфекции играет IFN-γ, так как его нейтрализация антителами ведет к появлению симптомов острой системной инфекции.

Колонизации SE тканей хозяина зависит от факторов вирулентности, гены которых расположены в кластерах патогенности сальмонелл (Salmonella Pathogenicity Islands, SP1). Кластеры патогенности SPI 1 и SPI 2 кодируют систему секреции 3 типа, которая определяет инвазию, внутриклеточное выживание и размножение сальмонелл. Система секреции 3 типа опосредует перенос эффекторных белков из бактериальной клетки в цитоплазму клетки хозяина. Проникнув внутрь клетки-мишени, эти белки способны изменить целый ряд функции клетки в сторону поддержки выживания и колонизации бактерий. Например, один из таких эффекторов — протеин SspH1, продукт системы секреции 3 типа S.typhimunun, проникает в ядро клетки хозяина и снижает продукцию провоспалительных цитокинов, подавляя экспрессию их генов, зависящую от ядерного фактора (NF-кВ).

Необходимым условием успешной инвазии SE в организм хозяина является экстренное подавление функций МФ и ДК как эффекторов ранней защиты и антигенпредставляющих клеток (АПК), инициирующих адаптивный иммунный ответ хозяина. Известно, что инвазивные патогены, в том числе сальмонеллы, индуцируют в ходе инфекции апоптоз МФ, который ограничивает распознавание возбудителя системой врожденного иммунитета. Гибель МФ может произойти двумя различными механизмами, вызывающими быструю или замедленную смерть клетки. Быстрая клеточная гибель зависит от белка SipB локуса вирулентности SPI 1, тогда как замедленную гибель, происходящую через 18 — 24 паса после инфицирования клеток in vitro, индуцирует липополисахарид (LPS), главный структурный компонент внешней мембраны грамотрицательных бактерий. Показано, что LPS S.typhimurium взаимодействует с TLR4 на поверхности МФ, передающим сигнал к апоптозу. Быстрая смерть МФ происходит благодаря активации каспазы-1, которая одновременно участвует в расщеплении предшественников 1-ILβ и IL-18 до функционально активных молекул. Поэтому гибель МФ по этому пути сопровождается высвобождением IL-1β и IL-18, сопутствующим эффективной колонизации SE гастроинтестинального тракта мышей.